XF-CQ10能見度傳感器

一、產品簡介

   XF-CQ10能見度傳感器是一種通過光學手段，測量地面大氣的能見度（氣象光學距離）數據的氣象觀測設備。設備可以實時監測安裝區域的能見度條件，能見度測量數據在交通運輸、航空、航海、軍事活動、大氣污染和大氣物理研究中應用廣泛。

  1.1原理介紹

  　大氣能見度是指視力正常的人能從背景（天空或地面）中識別出具有一定大小的目標物的zui大距離，又稱氣象視程。

按觀測者與目標物所在高度和相對位置，大氣能見度可分為水平能見度、斜視能見度和垂直能見度。氣象觀測中的能見度一般指水平能見度，即水平方向上的有效能見度（所謂有效能見度是指四周視野中一半以上范圍都能看到的zui大水平距離）。如無特殊說明，本手冊所指的能見度均為此定義下的水平方向上的有效能見度。

根據氣象光學視程的定義

MOR＝ln（0.05）/δ

其中 δ 為消光系數。

   大氣消光系數主要受空氣中固體小顆粒、氣溶膠粒子和其他大氣分子的影響。光的傳播過程中，光波被上述物體吸收或散射，造成光的輻射衰減。我們主要利用散射帶來的影響計算光在大氣中的衰減系數，從而推導出大氣能見度。大氣散射是指，光線在空氣中傳播時，由于固體小顆粒、氣溶膠粒子等對光的影響，光的傳播方向發生改變，并以一定的規律輻射到不同方向，這種散射現象與大氣中的散射粒子半徑和光線波長是比例關系的。依據不同關系，散射又分為MIE散射和瑞利散射。依據MIE散射的理論研究，大氣中的散射粒子光的吸收部分對光衰減系數的影響可以忽略不計。MIE散射是我們研究能見度測量時的主要研究對象。

依據上述理論，我們的能見度傳感器選擇了前向散射原理，散射角35-50°，測量光譜選定的中心波長為850nm。

1.2硬件結構

能見度傳感器是一個獨立的設備，可通過設備自帶的安裝配件安裝到合適的立桿上。設備基本由光學發射器、光學接收器，內置加熱組件和控制處理單元四部分組成。

1.3產品尺寸

重量: ＜10kg

 1.4電氣參數

工作電壓 DC12V～24V

整機功耗 非加熱 ≤2W

加熱 ≤6W

輸出信號形式 RS485標準modbus協議

測量范圍 10m-10km

測量精度 ≤2km ±2%；

2km~10km ±5%

數據更新間隔 15s/60s

1.5環境要求

工作溫度 -40－60℃

工作濕度 0-100*RH

儲存溫度 -50－85℃

二、測試和安裝

2.1電纜接口定義

485輸出顏色定義

紅色 電源正極

黑色 電源負極

黃色 A

藍色 B

2.2安裝位置

能見度傳感器是光學原理測量，易受環境干擾，選擇合適的，有代表性的區域進行安裝對數據的準確性至關重要。選取位置時，應注意以下原則：

  1) 選取位置的狀況應能代表周圍的天氣狀況，應遠離高大的建筑物（距離不小于100m），安裝點附近不宜有植物遮擋。

  2) 選取的地點應該沒有影響光學測量的障礙物和反射表面，也沒有明顯的污染源。

3) 光學發射器和光學接收器的視線內沒有障礙物 。

4）安裝位置避免太陽光直射進入接收器。在強光下接收機數據可能會飽和，程序將會輸出警告。強日光還會提高光學接收器的噪音水平。

5）在道路環境中，光學接收器應遠離車輛。shou選方向為沿著道路方向。

2.3安裝圖

安裝示意圖

三、通訊協議

3.1 RS485總線

缺省串口設置：

波特率9600；

校驗位 無；

數據位8；

停止位1。

3.2 MODBUS協議

采用標準的MODBUS通訊協議，一幀完整命令地址字節、命令字節、數據起始地址字節，數據長度、數據，校驗。

   地址：每臺設備都可以設置自己的地址1-255（0x00ff），上位機通過不同地址可方位不同設備。

   命令：即功能碼，本軟件中用到的包括03（讀取多個寄存器），06（寫單個寄存器）。

   數據起始地址：即要讀的數據地址（注一）。

   數據長度：本次要讀的數據個數。

   數據：有效數據，采用高字節在前，低字節在后的格式。

   校驗：用于判斷接收信息是否出錯，校驗方法采用的是16位冗余循環碼（CRC16），校驗對象為除去檢驗字節本身的所有字節。校驗碼采用低字節在前，高字節在后。

   校驗計算方式代碼如下：

  int  CRC_Check(unsigned char *m_Data,short m_Size)

{

    int i0,i1;

    char CRC16Lo,CRC16Hi, SaveHi,SaveLo;                                 

    CRC16Lo = 0xFF; CRC16Hi = 0XFF;

    for(i0=0;i0<m_Size;i0++)

{

        CRC16Lo = CRC16Lo ^ *(m_Data+i0);                                        

        for(i1=0;i1<8;i1++)

{

            SaveHi = CRC16Hi;

            SaveLo = CRC16Lo;

            CRC16Hi >>=1;                                                    

            CRC16Lo >>=1;                                                          if((SaveHi & 1) == 1)

{

                CRC16Lo |=0x80;                                              

}

              if((SaveLo & 1) == 1)                                 {

                CRC16Hi ^=0XA0;

                CRC16Lo ^=1;

}

}

}

return ( CRC16Hi << 8 )| CRC16Lo;

}

3.2.1、讀取傳感器地址指令

發送：00 03 00 00 00 01 85 DB

00 03 00 00 00 01 85 DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 寄存器數量 CRC16 校驗位

回復：00 03 02 00 FF C5 C4

00 03 02 00 FF C5 C4

保留地址 功能碼 寄存器數量 寄存器數據 CRC16 校驗位

數據段數據為 0x00FF，表示傳感器地址為 0xFF，當前傳感器地址取值范圍為 0x01-0xFF，其中 0xFF為默認地址。

3.2.2、修改傳感器地址指令（改為 0x01）

發送：00光學接收器

00 06 00 00 00 01 49 DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 新地址 CRC16 校驗位

回復：00 06 00 00 00 01 49 DB

00 06 00 00 00 01 49 DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 新地址 CRC16 校驗位

回復與發送數據相同，表示地址修改成功，當前傳感器地址為 0x01。

3.2.3、修改傳感器波特率（改為 9600）

設置波特率為9600，非專業人士請勿自行更改！！！

發送：00 06 01 02 00 02 A9 E6

00 06 01 02 00 02 A9 E6

保留地址 功能碼 寄存器地址 新波特率 CRC16 校驗位

回復：00 06 01 02 00 02 A9 E6

00 06 01 02 00 02 A9 E6

保留地址 功能碼 寄存器地址 新波特率 CRC16 校驗位

回復與發送數據相同，表示波特率修改成功，需重啟后生效。

00-06分別代表2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200

3.2.4、讀取傳感器數據指令 （默認地址為0xFF）

發送：FF 03 00 02 00 02 70 15

FF 03 00 02 00 02 70 15

傳感器地址 功能碼 寄存器地址 寄存器數量 CRC16 校驗位

回復：FF 03 04 00 00 15 F4 EA EB

FF 03 04 00 00 15 DC EA EB

傳感器地址 功能碼 寄存器數量 寄存器數據 CRC16 校驗位

15s能見度 =  0 + 0x15F4 = 5620m。

15s能見度為 5620m。

注：

地址 操作 內容 備注

0x0002 只讀 15s能見度度值，直讀，單位m.

0x0004 只讀 60s能見度度值，直讀，單位m.

3.3 ASCII碼協議

3.3.1設備啟動

儀器啟動后能見度傳感器輸出：

Power ON!┘

Soft Version 230101.00┘

如無回傳，則檢查通訊線纜連接是否正確。

3.3.2波特率設置

默認波特率為9600

UART ID BPS 0/1/2/3/4/5/6┘

發送：

UART 001 BPS 2┘

0-6分別代表2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200

設備回復：

UART 001 BPS 2┘

OK┘

3.3.3讀地址

發送：

ID ?┘

回復：

ID 255┘

地址范圍：001-255，默認為255。

3.3.4寫地址

發送：

ID 255 001┘

回復：

ID 001┘

修改地址為 001。

3.3.5報警設置

發送：

LMT1 500┘

回復：

LMT1 500┘

發送：

LMT2 5000┘

回復：

LMT2 5000┘

發送：

LMT SET┘

成功后送出：    

LMT OK┘

否則送出：

LMT ERROR┘

要求必須LMT1<LMT2，用戶可將這兩位設置成最關心的能見度變化點，從而將能見度分為三個警戒段：>LMT2為正常段，LMT1—LMT2為警戒段1，< LMT1為警戒段2。

3.3.6讀數據

DRAW ID DATA┘   

發送：

DRAW 001 DATA┘    詢問設備地址為001的設備數據。

回復：

DATA VM 001 04500 04800 01 00┘ 

15s能見度為 4500m,60s能見度為 4800m,報警狀態為1，預留狀態為0

報警狀態 00    60s能見度>LMT2

         01    LMT1 < 60s能見度 < LMT2

         02    60s能見度<LMT1

3.3.7切換為主動上報

DRAW ID DATA AUTO┘

發送：

DRAW 001 DATA AUTO┘    詢問設備地址為001的設備數據。

回復：

DATA VM 001 04500 04800 01 00┘ 

設備以每分鐘一次的頻率自動上傳數據。

四、設備常見問題及解決辦法

現象 解決方法

沒有通訊 檢查電源

檢查電纜

檢查通訊配置參數

數據異常 檢查傳感器是否被異物污染

檢查周圍是否有反射面

檢查附近是否有紅外發射設備（例如紅外攝像機）

如故障仍無法排除請聯系廠家 

私自拆開設備將不再享受質保，涉及侵權必將追究法律責任！